超聲光柵測(cè)聲速實(shí)驗(yàn)?zāi)康?、了解超聲光柵產(chǎn)生的原理。2、掌握用超聲光柵測(cè)量超聲波速度的方法。3、通過對(duì)液體（非電解質(zhì)溶液）中的聲速的測(cè)定，加深對(duì)其概念的理解實(shí)驗(yàn)儀器超聲光柵聲速儀、分光計(jì)、酒精、高壓汞燈、測(cè)微目鏡實(shí)驗(yàn)原理超聲波作為一種縱波在液體中傳播時(shí)，超聲波的聲壓使液體分子產(chǎn)生周期性變化，促使液體的折射率也相應(yīng)的作周期性變化，形成疏密波。此時(shí)如有平行單色光沿垂直超聲波方向通過這疏密相間的液體時(shí)，就會(huì)被衍射，這一作用，類似于光柵，所以叫超聲光柵。小振幅可以達(dá)到單一行波的兩倍，加劇了波源和和反射面之間的的疏密程度，某時(shí)刻，駐波的任一波節(jié)兩邊的質(zhì)點(diǎn)都涌向這一點(diǎn)，使該節(jié)點(diǎn)附近形成密集區(qū)，而相鄰波節(jié)處為點(diǎn)稀疏處； 集區(qū)。在這些駐波中，稀疏區(qū)使液體的折射率減小，而壓縮作用使液體折射率增加，在距離等波長(zhǎng)A 的兩點(diǎn)，液體的密度相同，折射率也相等，如上圖所示。過液體后在原先的波陣面上產(chǎn)生相應(yīng)的周期變化的位相差， 在某特定方向上，射光束會(huì)相干加強(qiáng)（或減弱），產(chǎn)生衍射，經(jīng)透鏡聚焦后，即可在焦平面上觀察到衍射條紋。根據(jù)光柵方程可得kAsin k （k=0，±1，±2，±3,…）kkk式中為第k級(jí)衍射光的衍射角，當(dāng)角很小時(shí)，有：kkksink

為光波波長(zhǎng)。其中dk為衍射光譜上零級(jí)至k級(jí)的距離，f為透鏡L2的焦距。分幻扳可以認(rèn)為各級(jí)條紋是等間距klkfk分布的。則超聲波波長(zhǎng)為kkk其中l(wèi)k

sin液槽中傳播的超聲波的頻率v可由超聲光柵儀上的頻率計(jì)讀出,液體中傳播的速度為

則超聲波在l.vfAvlk因此，利用超聲光柵衍射可以測(cè)量液體中的聲速。實(shí)驗(yàn)內(nèi)容1、分光計(jì)的調(diào)節(jié)：用自準(zhǔn)法調(diào)節(jié)望遠(yuǎn)鏡聚焦于無窮遠(yuǎn)，調(diào)節(jié)望遠(yuǎn)鏡主軸垂（采用低壓汞燈作光源）。2、將酒精注入液體槽內(nèi)，液面高度以液體槽側(cè)面的液體高度刻線為準(zhǔn)。連接好液槽上的壓電陶瓷片與高頻功率信號(hào)源上的連線， 將液槽放置到分光計(jì)的載槽內(nèi)超聲波傳播方向垂直。3、衍射條紋調(diào)節(jié)調(diào)節(jié)準(zhǔn)直管套筒，使狹縫像與分劃板調(diào)整叉絲豎線重合。調(diào)節(jié)高頻功率信號(hào)源的頻率，使可以觀察到土2級(jí)衍射條紋，調(diào)節(jié)狹縫寬度調(diào)節(jié)螺絲使衍射條紋最細(xì)，固定望遠(yuǎn)鏡。4、將望遠(yuǎn)鏡目鏡換成測(cè)微目鏡，前后移動(dòng)測(cè)微目鏡使衍射條紋最清晰，旋轉(zhuǎn)測(cè)微目鏡，使目鏡視場(chǎng)中分劃板標(biāo)尺與衍射條紋平行，固定測(cè)微目鏡。5、相鄰條紋間距的測(cè)量（1將測(cè)微目鏡分劃板標(biāo)尺移至-2級(jí)黃光衍射條紋左側(cè)，單向移動(dòng)標(biāo)尺，逐次測(cè)出--2、-1012級(jí)條紋位置。重復(fù)（1）操作，分別對(duì)綠光、藍(lán)光進(jìn)行測(cè)量。L數(shù)據(jù)記錄與處理實(shí)驗(yàn)原始數(shù)據(jù)已知數(shù)據(jù)由實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)及測(cè)量公: f170mm汞燈波長(zhǎng)汞藍(lán)光435.8nm汞綠光546.1nm汞黃光578.0nm環(huán)境條件10環(huán)境條件10C黃光綠光藍(lán)光k級(jí)條紋位置l/mmk士擊聲速cvflk1278.561285.441481.72（實(shí)驗(yàn)值）/m-1聲速（理論值：C2HOH5121620C）/m-1百分誤差S5.14%5.71%21.85%入=578.0nmk=546.1nmk=435.8nm-22.0602.1502.570-12.8603.0103.20003.7103.7103.71014.5204.5004.31025.3805.3404.680相鄰條紋間距.（ll ）（ll ）l1 2 2 1 k/mm0.830.780.54頻率v/MHz10.80透鏡焦距f/mm170誤差分析1、儀器誤差2、由于實(shí)驗(yàn)者原因，對(duì)于讀數(shù)產(chǎn)生的誤差3、實(shí)驗(yàn)環(huán)境條件（溫度、氣壓等）造成的誤差注意事項(xiàng)鋯鈦酸鉛陶瓷片未放入有媒質(zhì)的液體槽前，禁止開啟信號(hào)源。11MHz左右，WSG-I9.5-12MHZ12個(gè)單位數(shù)的變動(dòng)。實(shí)驗(yàn)時(shí)間不宜太長(zhǎng)。特